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一、2019: H3K18la — 一篇 Nature 的意外发现
乳酸化(Lactylation, Kla)的起点是 2019 年 Zhao 等人发表在 Nature 的研究。他们观察到:细菌感染诱导的 M1 巨噬细胞在糖酵解产生大量乳酸的同时,组蛋白 H3 上的赖氨酸 18 残基被乳酸化,这一修饰促进了修复性 M2 表型相关基因(如 Arg1)的转录。
当时的争议焦点:乳酸化是不是只是一个旁枝(off-target)的酰化副产物?,并不是所有人都接受这是一类"真正独立"的修饰。
二、2020-2021:全蛋白组学层面的非组蛋白底物
2020 年 Yang 等人用 anti-Kla 抗体 + IMAC 串联富集在小鼠肝脏中鉴定出 250+ 个乳酸化蛋白,包括代谢酶、转录因子、染色质重塑复合物等。这项工作把 Kla 从"表观修饰"推到"全蛋白翻译后修饰"层级。
关键洞察:乳酸化并非只发生在组蛋白——非组蛋白底物在数量上甚至更多。这意味着传统"只测组蛋白 Kla"的实验设计可能错过了关键的调控层。
三、2022:乳酸化作为酶活性调节开关
2022 年是一个方法论突破点:Gao 等用CRISPR 筛选 + 乳酸化全蛋白组鉴定出 9 个 Kla 写入器(writer),主要为 KAT2A / KAT2B / KAT5 等组蛋白乙酰转移酶的同源物。这从机制上证明 Kla不是被动副产物,而是受酶主动调控的修饰类型。
同年 Cell Reports 报道:SIRT1、SIRT2、SIRT3 在体外有去乳酸化活性,首次确认 Kla 也存在"擦除器"。
四、2023:肿瘤微环境中的乳酸化
2023 年 Nature Cell Biology 与 Cancer Cell 同步发表了 3 篇关于肿瘤微环境 Kla 的工作,核心发现:
- 缺氧肿瘤细胞的乳酸外排导致肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)的全局 Kla 水平上升,激活PD-L1 表达,形成免疫抑制微环境。
- 乳酸脱氢酶 LDHA 自身被乳酸化的负反馈调控在多种肿瘤中被确认。
五、2024:巨噬细胞极化的代谢-表观交叉
2024 年的一项关键工作(Huang et al., Cell)证明:
- 乳酸不仅是代谢副产物,也是免疫调节信号;
- Kla 在 M2 极化中的写入不是单一酶,而是一个"代谢驱动的酶网络"——这意味着不同组织、不同病理状态下 Kla 的写入效率可能差异巨大。
六、实验设计要点(面向 PI)
| 实验环节 | 建议 | |
|---|---|---|
| 细胞样本处理 | 培养基代谢产物清除(用 PBS 快速洗涤 3 次) | 避免胞外乳酸引入假阳性 |
| 富集策略 | anti-Kla 抗体 + IMAC 双富集 | 单抗体富集率仅 ~55%,双富集提升至 ~85% |
| 定量策略 | Label-free 或轻/中/重 SILAC | TMT 的 ratio compression 在 Kla 上更明显 |
| 验证 | anti-Kla IP + WB / PRM | 抗体特异性是行业普遍痛点 |
| 样本类型 | 新鲜组织 / 新鲜培养细胞 | FFPE 中 Kla 损失 60% 以上 |
方法学建议:测全蛋白乳酸化组是 2024 年的趋势;只测组蛋白 Kla 已经不足以在主刊立足。具体方案可联系 info@aimsmass.cn。
参考文献
- Zhao et al., Nature 2019, 574: 575-580. H3K18la。
- Yang et al., Cell Chem Biol 2020. 全蛋白 Kla 鉴定。
- Gao et al., Sci Adv 2022. Kla writer 鉴定。
- Huang et al., Cell 2024. 巨噬细胞极化的乳酸化。
- Zhang et al., Nat Cell Biol 2023. 肿瘤微环境 Kla。
- (其余 18 篇方法学论文,完整列表可来信索取)